Nie P-N Zamierzone

Kiedy Russell Ohl rozpoczął pracę w Bell Laboratories w 1927 roku, lampy próżniowe były postrzegane jako przyszłość elektroniki. Jednak to jego przypadkowe odkrycie doprowadziło do stworzenia zarówno tranzystora, jak i ogniwa słonecznego oraz pomogło zapoczątkować krzemową rewolucję.

Pod koniec lat 30. Ohl był naukowcem radiowym, który próbował stworzyć odbiornik, który byłby skuteczniejszy niż lampy próżniowe. Lampy z łatwością odbierały sygnały radiowe o niskiej częstotliwości, ale miały problemy z wyższymi częstotliwościami, takimi jak te testowane w radarze – technologii, która zyskiwała na znaczeniu, gdy za granicą wybuchła wojna. Ohl pomyślał, że alternatywą może być kryształowy odbiornik, przestarzałe urządzenie radiowe z lat dwudziestych. Poświęcił się całkowicie swoim badaniom: kiedy jego tydzień pracy został skrócony podczas Wielkiego Kryzysu, Ohl wykorzystał swój dodatkowy czas na badanie struktury krystalicznej.

Ta historia była częścią naszego wydania z lutego 2003 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Odbiorniki kryształowe były skomplikowanymi, słabo poznanymi urządzeniami. Aby uzyskać sygnał, operator przeszukiwał powierzchnię kryształu metalową nicią w poszukiwaniu gorącego punktu, który powodował przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Po wyczerpujących eksperymentach Ohl doszedł do wniosku, że najlepszymi odbiornikami są elementy znane obecnie jako półprzewodniki. Teoretyzował, że czystsze materiały będą lepszymi odbiornikami i przygotował specjalne próbki do swoich testów.

Na początku 1940 roku Ohl zbadał próbkę krzemu, która miała pęknięcie w środku. Coś było dziwnego w tym krysztale: kiedy został wystawiony na działanie światła, prąd przepływający między dwiema stronami pęknięcia znacznie podskoczył. Zdumiony, Ohl pokazał dziwaczną próbkę swoim kolegom z Bella, którzy byli równie zdumieni. Nikt nigdy nie widział takiej reakcji fotowoltaicznej.

Naukowcy odkryli, że pęknięcie było linią podziału między dwoma zanieczyszczeniami w krzemie. Jeden rodzaj krzemu miał nadmiar elektronów, drugi deficyt. Nazwali je typem p dla pozytywnego i typu n dla negatywnego, a barierę między nimi nazwano złączem p-n. Stopniowo grupa zdała sobie sprawę, że fotony dają nadmiarowi elektronów w materiale typu n wystarczający wzrost energii, aby przejść przez złącze i wytworzyć prąd.

Chociaż oryginalne kryształy Ohla nie wytwarzały wystarczającej mocy do użytku komercyjnego, jego badania nad krzemem typu p i n doprowadziły do ​​stworzenia przez Bell Labs pierwszego nowoczesnego ogniwa słonecznego w 1954 roku. Pierwsze tranzystory również były oparte na złączu pn. . Kiedy Ohl podniósł swój niezwykły kryształ do światła w 1940 roku, nieświadomie rozpoczął przejście od lamp próżniowych do układów scalonych.

ukryć